Tecnologia de doping de Silício FZ

Silícioé um material semicondutor. Na ausência de impurezas, sua própria condutividade elétrica é muito fraca. As impurezas e defeitos cristalinos dentro do cristal são os principais fatores que afetam suas propriedades elétricas. Como a pureza dos cristais únicos de Silício FZ é muito alta, a fim de obter certas propriedades elétricas, algumas impurezas devem ser adicionadas para melhorar sua atividade elétrica. O conteúdo e o tipo de impureza na matéria -prima do polissilício e as propriedades elétricas do silício de cristal único dopado são fatores importantes que afetam suas substâncias doping e quantidades de doping. Em seguida, através do cálculo e medição real, os parâmetros de tração são corrigidos e, finalmente, são obtidos cristais únicos de alta qualidade. Os principais métodos de doping paraCristais únicos de Silício FZInclua doping de núcleo, doping de revestimento de solução, doping de preenchimento, doping de transmutação de nêutrons (NTD) e doping de fase gasosa.

1. Método de doping central

Essa tecnologia de doping é misturar dopantes em toda a haste de matéria -prima. Sabemos que a haste da matéria -prima é feita pelo método CVD, portanto a semente usada para fazer a haste da matéria -prima pode usar cristais de silício que já contêm dopantes. Ao puxar cristais únicos de silício, os cristais de sementes que já contêm uma grande quantidade de dopantes são derretidos e misturados com o policristalino com maior pureza enrolada fora dos cristais de sementes. As impurezas podem ser uniformemente misturadas no silício de cristal único através da rotação e agitação da zona de fusão. No entanto, o único cristal de cristal puxado dessa maneira tem uma baixa resistividade. Portanto, é necessário usar a tecnologia de purificação de fusão da zona para controlar a concentração de dopantes na haste da matéria -prima policristalina para controlar a resistividade. Por exemplo: Para reduzir a concentração de dopantes na haste da matéria -prima policristalina, o número de purificação de fusão da zona deve ser aumentado. Usando essa tecnologia de doping, é relativamente difícil controlar a uniformidade da resistividade axial da haste do produto, por isso geralmente é adequada apenas para o boro com um grande coeficiente de segregação. Como o coeficiente de segregação do boro em silício é de 0,8, o efeito da segregação é baixo durante o processo de dopagem e a resistividade é fácil de controlar, portanto, o método de doping de núcleo de silício é particularmente adequado para o processo de dopagem de boro.

2. Método de doping de revestimento de solução

Como o nome indica, o método de revestimento de solução é revestir uma solução contendo substâncias doping em uma haste de matéria -prima policristalina. Quando a policristalina derrete, a solução evapora, misturando o dopante na zona fundida e finalmente puxando -a para um cristal único de silício. Atualmente, a principal solução de doping é uma solução anidra de etanol de trióxido de boro (B2O3) ou pentóxido de fósforo (p2O5). A concentração de doping e a quantidade de doping são controladas de acordo com o tipo de doping e a resistividade do alvo. Esse método tem muitas desvantagens, como dificuldade em controlar quantitativamente dopantes, segregação dopante e distribuição desigual de dopantes na superfície, resultando em baixa uniformidade da resistividade.

3. Preencher o método de doping

Este método é mais adequado para dopantes com baixo coeficiente de segregação e baixa volatilidade, como GA (k = 0,008) e em (k = 0,0004). Este método é perfurar um pequeno orifício próximo ao cone na haste da matéria -prima e depois conectar GA ou entrar no orifício. Como o coeficiente de segregação do dopante é muito baixo, a concentração na zona de fusão dificilmente diminuirá demais durante o processo de crescimento, de modo que a uniformidade da resistividade axial da haste de silício de cristal único cultivado é bom. O silício de cristal único que contém esse dopante é usado principalmente na preparação de detectores de infravermelho. Portanto, durante o processo de desenho, os requisitos de controle de processo são muito altos. Incluindo matérias -primas policristalinas, gás protetor, água desionizada, limpeza de líquido corrosivo, pureza dos dopantes, etc. A poluição do processo também deve ser controlada o máximo possível durante o processo de desenho. Evite a ocorrência de desaceleração da bobina, colapso do silício, etc.

4. Método de Doping de Transmutação de Nêutrons (NTD)

Doping de transmutação de nêutrons (NTD para abreviação). O uso da tecnologia de doping de irradiação de nêutrons (NTD) pode resolver o problema da resistividade desigual em cristais únicos do tipo n. O silício natural contém cerca de 3,1% do isótopo 30SI. Esses isótopos 30SI podem ser convertidos em 31p após absorver nêutrons térmicos e liberar um elétron.

Com a reação nuclear realizada pela energia cinética dos nêutrons, os átomos 31SI/31p desviam uma pequena distância da posição original da treliça, causando defeitos de treliça. A maioria dos átomos de 31p é confinada aos locais intersticiais, onde os átomos de 31p não possuem energia de ativação eletrônica. No entanto, recozimento da haste de cristal a cerca de 800 ℃ pode fazer com que os átomos de fósforo retornem às suas posições originais da rede. Como a maioria dos nêutrons pode passar completamente pela rede de silício, cada átomo de Si tem a mesma probabilidade de capturar um nêutron e se converter em um átomo de fósforo. Portanto, os átomos de 31SI podem ser distribuídos uniformemente na haste de cristal.

5. Método de doping em fase gasosa

Essa tecnologia de doping é explodir o gás volátil de pH3 (tipo n) ou B2H6 (do tipo p) diretamente na zona de fusão. Este é o método de doping mais usado. O gás doping usado deve ser diluído com gás AR antes de ser introduzido na zona de fusão. Ao controlar de forma estável a quantidade de enchimento de gás e ignorar a evaporação do fósforo na zona de fusão, a quantidade de doping na zona de fusão pode ser estabilizada e a resistividade da zona que derrete o silício de cristal pode ser controlado de forma estável. No entanto, devido ao grande volume do forno de fusão da zona e ao alto conteúdo do gás protetor AR, é necessária pré-dopagem. Faça a concentração do gás de doping no forno atinge o valor definido o mais rápido possível e, em seguida, controla estável a resistividade do silício de cristal único.

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